Zeolith-Adsorptionswärmepumpe für Gas und Öl

(30.3.2011; ISH-Bericht) Die Vitosorp 200-F von Viessmann ist eine Adsorptionswärmepumpe mit integriertem Brennwertgerät. Das Wärmepumpenmodul trägt mit kostenloser Umweltwärme die Grundlast des Gebäude-Wärmebedarfs, während der integrierte Gas- oder Öl-Brennwertkessel, die Bedarfsspitzen deckt. Anstelle eines elektrisch betriebenen Verdichters, wie er bei einer Kompressions-Wärmepumpe verwendet wird, benutzt das Zeolith-Wärmepumpenmodul der Vitosorp 200-F einen thermisch betriebenen Kreisprozess mit einem Zeolith/Wasser-Zweistoffsystem.

Zeolith, ein Siedestein

Beim Zeolith (griech. Siedestein) handelt es sich um einen Keramikwerkstoff, der bei Erwärmung zu sieden beginnt und Wasserdampf abgibt. Die Adsorptionseigenschaften von Zeolith beruhen auf der großen inneren Oberfläche sowie auf elektrostatischen Adsorptionskräften.

Bei dem Zeolith-Wärmepumpenmodul macht man sich die Eigenschaft des Zeolith zunutze, Wasserdampf aufzunehmen, zu binden und dabei Wärme mit hoher Temperatur freizusetzen. Wasser wird dazu im Vakuum mit Hilfe von Umweltwärme oder Sonnenenergie verdampft und anschließend vom Zeolith aufgenommen. Die dabei frei werdende Adsorptionswärme wird an das Heizungssystem abgegeben. Durch Wärmezufuhr mittels Gas- bzw. Öl-Verbrennung wird das gebundene Wasser anschließend wieder aus dem Zeolith "ausgetrieben". Der Dampf kondensiert sofort und gibt die Kondensationswärme an den Heizkreis ab.

Gegenüber herkömmlichen Brennwertkesseln senkt dieses neuartige System den CO₂-Ausstoß um ca. 20 Prozent und erhöht den Norm-Nutzungsgrad auf bis zu 126%(Hs). Dank des Modulationsbereiches von 1:7 (1,6 bis 10 kW bei Gas, 4 bis 10 kW bei Öl) bietet sich die Vitosorp 200-F auch für Niedrig- und Passivhäuser an.

Zeolith-Wärmepumpe mit Öl-Vormischbrenner

Neben einem Gerät für Gas will Viessmann zukünftig auch eine Zeolith-Adsorptions-Wärmepumpe für den Brennstoff Heizöl EL (B10) anbieten. Voraussetzung hierfür stellte die Entwicklung eines modulierenden Öl-Vormischbrenners dar. In Zusammenarbeit mit dem Öl-Wärmeinstitut Aachen (OWI) wurde mit Unterstützung von Shell, BayWa und Mabanaft ein Öl-Vormischbrenner entwickelt, der sich der so genannten "Kalt-Flammen-Technologie" bedient. Dabei findet die Gemischbildung in zwei getrennten, parallelen Prozessen statt.

Der erste Schritt ist die Verdampfung des Heizöls EL mittels Startbrenner, gefolgt von der unterstöchiometrischen Vermischung des Öldampfes mit Primärluft. Beide Abläufe finden räumlich getrennt von der eigentlichen Verbrennung im "Kalt-Flammen-Verdampfer" statt. Die nächste Phase ist die Verbrennung des Öldampf-Luftgemisches im Öl-Vormischbrenner (MatriX-Zylinderbrenner; Bild rechts). Hierbei wird die Sekundärluft, die zur Gewährleistung der eigentlichen überstöchiometrischen Verbrennung dient, vorgewärmt und zugemischt.

Einfach zu installieren, einfach zu integrieren

Neben ihrem leisen Betrieb verspricht die Vitosorp 200-F einen überschaubaren Installationsaufwand. So ist beispielsweise nur ein Öltank bzw. ein Gas- sowie Abgasanschluss erforderlich. Des Weiteren sollte das System in jedes bestehende Heizsystem integrierbar sein - ohne Einschränkung, zumal bestehende Anschlüsse weiterhin genutzt werden können.

Das Wärmepumpenmodul der Vitosorp 200-F ist hermetisch geschlossen und somit wartungsfrei. Und auch die anderen Komponenten seien wartungsarm.

Markteinführung

Seit dem vierten Quartal 2009 befindet sich die Vitosorp 200-F unter Federführung der Initiative Gas-Wärmepumpe (IGWP) - einer Vereinigung führender Gasversorger und Heizungshersteller - in Praxis- und Feldtests und stellt dort ihre Alltagstauglichkeit unter Beweis. Die Markteinführung ist ab Herbst 2012 geplant.

Weitere Informationen zur Zeolith-Adsorptionswärmepumpe können per E-Mail an Viessmann angefordert werden.